DE102008028333A1

DE102008028333A1 - Method for simulating thermal-hydraulic phenomena occurring in a pressurized-water reactor

Info

Publication number: DE102008028333A1
Application number: DE102008028333A
Authority: DE
Inventors: Michael Seewald
Original assignee: KSG KRAFTWERKS SIMULATOR GmbH; KSG KRAFTWERKS-SIMULATOR-GESELLSCHAFT MBH
Current assignee: KSG KRAFTWERKS SIMULATOR GmbH; KSG KRAFTWERKS-SIMULATOR-GESELLSCHAFT MBH
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-12-17
Also published as: PL2301003T3; WO2009149946A1; EP2301003B1; EP2301003A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation von in einem Druckwasserreaktor in Abhängigkeit des Betriebszustandes auftretenden thermohydraulischen Phänomenen. Zur Simulation von in einem Druckwasserreaktor in Abhängigkeit des Betriebszustandes auftretenden thermohydraulischen Phänomenen werden in einem Glasmodell Heizleistung, Dampfmenge und Hauptkühlmittelpumpe so eingestellt, dass mit in einem realen Reaktor auftretenden thermohydraulischen Phänomenen vergleichbare Phänomene auftreten, wobei die für die Heizleistung, Dampfmenge und Leistung der Hauptkühlmittelpumpe einzustellenden Parameter so gewählt sind, dass die in den einzelnen Teilen der Vorrichtung herrschenden Drücke und Temperaturen in einem nichtlinearen Verhältnis zu den in einem realen Druckwasserreaktor herrschenden Drücken und Temperaturen stehen.The present invention relates to a method for simulating occurring in a pressurized water reactor depending on the operating state thermo-hydraulic phenomena. In order to simulate thermohydraulic phenomena occurring in a pressurized water reactor as a function of the operating state, heat output, steam quantity and main coolant pump are set in a glass model in such a way that comparable phenomena occur with thermohydraulic phenomena occurring in a real reactor, with the parameters to be set for the heat output, steam quantity and power of the main coolant pump Parameters are selected so that the pressures and temperatures prevailing in the individual parts of the device in a non-linear relationship to the prevailing in a real pressurized water reactor pressures and temperatures.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation von in einem Druckwasserreaktor in Abhängigkeit des Betriebszustandes auftretenden thermohydraulischen Phänomenen.The The present invention relates to a method for simulating in a pressurized water reactor depending on the operating condition occurring thermohydraulic phenomena.

In Abhängigkeit des Betriebszustandes treten in einem Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor, nachfolgend nur noch Druckwasserreaktor genannt, thermohydraulische Phänomene auf, deren Verständnis sowie die Kenntnis der durch das Auftreten dieser Phänomene entstehenden Folgen für den sicheren Betrieb eines Druckwasserreaktors von existenzieller Bedeutung sind. Daher ist es notwendig, das Betriebspersonal eines Druckwasserreaktors regelmäßig zu schulen und ihm Kenntnisse über die in einem Druckwasserreaktor herrschenden thermohydraulischen Bedingungen nahe zu bringen. Aus pädagogischen Gründen ist es hierbei von Vorteil, wenn die zu vermittelnden Phänomene direkt beobachtet werden können. Hierbei tritt jedoch das Problem auf, dass eine direkte Beobachtung der thermohydraulischen Phänomene im Druckwasserreaktor selbst nicht möglich ist.In dependence the operating condition occur in a nuclear power plant with pressurized water reactor, below only called pressurized water reactor, thermohydraulic phenomena on, their understanding as well as the knowledge of the emergence of these phenomena Consequences for the safe operation of a pressurized water reactor of existential Meaning are. Therefore, it is necessary to provide the operating personnel of a Regularly train pressurized water reactor and him knowledge about the prevailing in a pressurized water reactor thermohydraulic To convey conditions. For educational reasons It is advantageous if the phenomena to be taught directly can be observed. Here, however, the problem arises that a direct observation thermohydraulic phenomena in the pressurized water reactor itself is not possible.

Ein typischer Druckwasserreaktor besteht aus einem Reaktordruckbehälter, in dem sich die mit dem radioaktiven Brennstoff beladenen Brennelemente sowie die zur Steuerung der nuklearen Kettenreaktion nötigen Steuerelemente befinden. Der Reaktordruckbehälter selbst wird von einem Primärkühlmittel, Wasser mit einem veränderlichen Anteil an Borsäure, durchflossen. Durch den Primärkreislauf strömt das Primärkühlmittel in einen Dampferzeuger, der die erzeugte Wärme an ein Sekundärkühlmittel, ebenfalls Wasser, abgibt, welches verdampft und als Frischdampf bezeichnet wird. Mit dem erzeugten Frischdampf wird ein Turbinensatz betrieben. Ein wesentlicher Bestandteil des Primärkühlkreislaufs ist der Druckhalter, der das Primärkühlmittel konstant oberhalb des Siededruckes hält. Das Primärkühlmittel hat in einem realen Druckwasserreaktor im Volllastzustand eine mittlere Temperatur von ca. 310°C, wobei der Primärkühlkreislauf unter einem Druck von ca. 155 bar steht. Das Primärkühlmittel siedet nicht. Der komplette Primärkühlkreislauf und die Dampferzeuger sind innerhalb des Reaktorgebäudes in einem Sicherheitsbehälter (Containment) aufgenommen. Lediglich der im Dampferzeuger erzeugte Frischdampf wird aus dem Containment herausgeführt, der nach dem Turbinenprozess kondensierte Frischdampf wird als Speisewasser wieder in dieses zurückgeführt.One typical pressurized water reactor consists of a reactor pressure vessel, in the fuel elements loaded with the radioactive fuel and the controls necessary to control the nuclear chain reaction are located. The reactor pressure vessel itself is derived from a primary coolant, Water with a changeable Proportion of boric acid, traversed. Through the primary circuit flows the primary coolant into a steam generator that transfers the heat generated to a secondary coolant, as well Water, gives off, which evaporates and called live steam becomes. With the generated live steam, a turbine set is operated. An essential part of the primary cooling circuit is the pressure holder, the primary coolant keeps constant above the boiling pressure. The primary coolant has in a real pressurized water reactor at full load a medium Temperature of about 310 ° C, where the primary cooling circuit is under a pressure of about 155 bar. The primary coolant does not boil. The complete primary cooling circuit and the steam generators are inside the reactor building in a security container (Containment). Only the steam generated in the steam generator is led out of the containment, after the turbine process condensed live steam is returned as feed water back into this.

Der Sekundärkühlkreislauf eines Druckwasserreaktors wird bei einem Druck von ca. 64 bar entsprechend einer Siedetemperatur von ca. 280°C betrieben.Of the Secondary cooling circuit a pressurized water reactor is at a pressure of about 64 bar accordingly a boiling temperature of about 280 ° C. operated.

Eine direkte Beobachtung der thermohydraulischen Phänomene ist im realen Druckwasserreaktor nicht möglich. Die Simulation von Störfällen ist in Versuchsanlagen möglich, jedoch können auch hier thermohydraulische Phänomene, aufgrund der bereits angesprochenen Druck und Temperaturproblematik nicht visuell beobachtet werden. Das Verständnis der thermohydraulischen Zusammenhänge in einem Druckwasserreaktor ist ein wesentlicher Bestandteil für die Bewältigung von Störfällen. Die Beherrschung von Störungen und Störfällen wird vom Bedienpersonal an Kraftwerkssimulatoren trainiert, wobei jedoch auch hier die Vorgänge, wie im realen Druckwasserreaktor, nicht visuell beobachtet werden können.A direct observation of the thermohydraulic phenomena is in the real pressurized water reactor not possible. The simulation of incidents is in Experimental facilities possible, however, you can thermohydraulic phenomena, due to the already mentioned pressure and temperature problems not be visually observed. Understanding the thermohydraulic Relationships in a pressurized water reactor is an essential part of coping of incidents. The Mastery of disturbances and incidents trained by the operator on power plant simulators, however here too the events, as in the real pressurized water reactor, can not be visually observed.

Die Beschränktheit des Werkstoffes Glas verhindert die Anwendung der Ähnlichkeitstheorie. Ähnlichkeitstheorie ist ein Fachbegriff der Physik und bezeichnet eine Theorie, bei der mit Hilfe dimensionsloser Kennzahlen ein physikalischer Vorgang (Original) auf einen Modellvorgang (Modell) zurückgeführt wird. Damit besteht jedoch das Problem, dass ein maßstabsgerecht verkleinertes Modell eines Druckwasserreaktors keine Gewähr dafür gibt, das die beobachteten thermohydraulischen Phänomene in einem realen Druckwasserreaktor ebenfalls auftreten. Für die Schulung von Kraftwerkspersonal muss jedoch sichergestellt sein, dass die beobachteten Effekte auf die Realanlage übertragen werden können. Die Erfindung stellt dies sicher.The narrowness of the material glass prevents the application of the similarity theory. similarity theory is a technical term of physics and refers to a theory in the use of dimensionless key figures a physical process (original) is attributed to a model process (model). This is true the problem of being a to scale miniature model of a pressurized water reactor gives no guarantee the observed thermohydraulic phenomena in a real pressurized water reactor also occur. For however, the training of power plant personnel must be ensured that the observed effects are transferred to the real investment can be. The Invention ensures this.

Um thermohydraulische Phänomene zu beobachten, wurde ein Glasmodell eines Druckwasserreaktors geschaffen, das eine Beobachtung der Kühlmittelströme in den einzelnen Modellreaktorkomponenten erlaubt. Aufgrund des eingesetzten Glases sind solche Modelle jedoch hinsichtlich des Drucks und der einzustellenden Temperatur nicht unter realitätsnahen Bedingungen zu betreiben und es treten die in realen Druckwasserreaktoren auftretenden thermohydraulischen Phänomene in diesen Glasmodellen vielfach nicht auf.Around thermohydraulic phenomena to observe, a glass model of a pressurized water reactor was created, the one observation of the coolant flows in the individual model reactor components allowed. Due to the used However, glasses are such models in terms of both pressure and not to operate under realistic conditions and occur in real pressurized water reactors occurring thermohydraulic phenomena in many cases not in these glass models.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Simulation von Betriebszuständen eines Druckwasserreaktors anzugeben, mit welchem eine Vielzahl von in realen Druckwasserreaktoren auftretenden thermohydraulischen Phänomenen beobachtet werden können.It is therefore the object of the present invention, a method for the simulation of operating conditions to specify a pressurized water reactor, with which a variety of occurring in real pressurized water reactors thermohydraulic phenomena can be observed.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Simulation der in einem Druckwasserreaktor in Abhängigkeit des Betriebszustandes auftretenden thermohydraulischen Phänomene, wobei in einer Vorrichtung zur Simulation von Betriebszuständen in einem Druckwasserreaktor, aufweisend einen eine Heizeinrichtung aufnehmenden Reaktordruckbehälter, einen Druckhalter, einen Abblasetank, einen Kondensator, sowie wenigstens einen in ein Primärteil und ein Sekundärteil unterteilten Dampferzeuger, wobei der Reaktordruckbehälter und der Primärteil des Dampferzeugers über eine Primärkühlmittel führende und eine leistungsregulierbare Hauptkühlmittelpumpe aufweisende Primärkreisleitung miteinander in strömungstechnischer Verbindung stehen und der Sekundärteil und der Kondensator über eine ein Sekundärkühlmittel führende Sekundärleitung miteinander in strömungstechnischer Verbindung stehen, wobei wenigstens der Reaktordruckbehälter, der Druckhalter, der Abblasetank, der Dampferzeuger sowie die Primärkreisleitung und die Sekundärkreisleitung im Wesentlichen aus einem transparenten Material, vorzugsweise Glas, bestehen, wobei die Sekundärkreisleitung ein Regelventil zur Regelung der Zufuhr des in dem Dampferzeuger erzeugten Dampfes zum Kondensator aufweist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Heizleistung der Heizeinrichtung, die dem Kondensator zugeführte Dampfmenge und die Leistung der Hauptkühlmittelpumpe so eingestellt werden, dass in den transparenten Bauteilen mit in einem realen Reaktor auftretenden thermohydraulischen Phänomenen vergleichbare Phänomene auftreten, wobei die für die Heizleistung, Dampfmenge und Leistung der Hauptkühlmittelpumpe einzustellenden Parameter so gewählt sind, dass die in den einzelnen Teilen der Vorrichtung herrschenden Drücke und Temperaturen in einem nicht linearen Verhältnis zu den in einem realen Druckwasserreaktor herrschenden Drücken und Temperaturen stehen.This object is achieved by a method for simulating the occurring in a pressurized water reactor as a function of operating condition thermohydraulic phenomena, wherein in a device for simulating operating conditions in a pressurized water reactor, comprising a heater receiving reactor pressure vessel, a pressure holder, a blow-off tank, a capacitor, and at least one in a primary section and a secondary section divided steam generator, wherein the reactor pressure vessel and the primary part of the steam generator via a primary coolant leading and a power-controllable main coolant pump having primary circuit line are in fluid communication with each other and the secondary part and the capacitor via a secondary coolant leading secondary line are in fluid communication with each other, at least the Reactor pressure vessel, the pressure holder, the blow-off tank, the steam generator and the primary circuit line and the secondary circuit substantially of a transparent material, preferably glass, consist, wherein the secondary circuit line has a control valve for controlling the supply of steam generated in the steam generator to the condenser, which characterized is that the heating power of the heater, the amount of steam supplied to the condenser and the power of the main coolant pump be adjusted so that occur in the transparent components with occurring in a real reactor thermohydraulic phenomena comparable phenomena, wherein to be set for the heating power, steam quantity and power of the main coolant pump parameters are selected so that the prevailing in the individual parts of the device pressures and Temperatures are in a non-linear relationship to prevailing in a real pressurized water reactor pressures and temperatures.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die in einem realen Druckwasserreaktor in unterschiedlichen Betriebszuständen auftretenden thermohydraulischen Phänomene sichtbar zu machen. Hierzu werden erfindungsgemäß die Parameter für die Heizleistung der Heizeinrichtung, die dem Kondensator zugeführte Dampfmenge und die Leistung der Hauptkühlmittelpumpe so variiert, dass die in einem realen Druckwasserreaktor bei deutlich höherer Temperatur und höherem Druck auftretenden Phänomene auch im Simulator in Erscheinung treten. Hierzu können die einzustellenden Parameter jedoch nicht in einem gleich bleibenden linearen Verhältnis zu den Realbedingungen variiert werden, sondern müssen phänomenologisch angepasst werden.By the inventive method Is it possible, the occurring in a real pressurized water reactor in different operating conditions thermohydraulic phenomena to make visible. For this purpose, the parameters for the heating power according to the invention the heater, the amount of steam supplied to the condenser and the power the main coolant pump so varied that in a real pressurized water reactor at significantly higher Temperature and higher Pressure phenomena also appear in the simulator. For this purpose, the parameters to be set but not in a consistent linear ratio to be varied to the real conditions, but must be phenomenological be adjusted.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens können auch Störfälle wie der Druckverlust im Druckhalter des Primärkühlmittelkreislaufes simuliert werden. Hierzu wird der Druckhalter über ein Regelventil in eine strömungstechnische Verbindung mit einem Abblasetank gesetzt, wobei der Abblasetank mit einem Vorratsbehälter in strömungstechnischer Verbindung steht. In dem Abblasetank wird der aus dem oberen Plenum des Druckhalters abgeführte Wasserdampf in eine Vorlage eingeblasen, wo dieser kondensiert. Der Abblasetank selbst steht in strömungstechnischer Verbindung mit einem Vorratsbehälter, welcher eine Einrichtung zur Verminderung des Druckes im Vorratsbehälter aufweist. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Ausströmung aus Druckbehältern in einem realen Reaktor von der kritischen Ausströmung wesentlich beeinflusst ist. In einem realen Reaktor strömt das Kühlmittel aus dem Primärkühlmittelkreislauf in das Containment. Das Containment selbst ist druckdicht geschlossen, wodurch das Druckverhältnis insgesamt ständig erhalten bleibt. Da der Simulator jedoch nicht ohne Verlust der Beobachtbarkeit der auftretenden thermohydraulischen Phänomene in ein entsprechend druckdichtes Containment eingeschlossen werden kann, muss die Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zwischen Abblasebehälter und Druckhalter anderweitig gewährleistet werden. Hierzu wird der Druck im Vorratsbehälter mit der Maßgabe reduziert, dass das Druckverhältnis zwischen Druckhalter und Abblasetank aufrechterhalten wird.In an embodiment of the method can also incidents such the pressure loss in the pressure holder of the primary coolant circuit simulates become. For this purpose, the pressure holder via a control valve in a fluidic Connection set with a blow-off tank, the blow-off tank with a storage container in fluidic Connection stands. In the blow-off tank is the from the upper plenum discharged from the pressure holder Steam is injected into a template where it condenses. Of the Blow-off tank itself is in fluidic Connection with a reservoir, which has a device for reducing the pressure in the reservoir. It is important to take into account that the outflow from pressure vessels essential in a real reactor from the critical outflow is affected. In a real reactor, the coolant flows out of the primary coolant circuit into the containment. The containment itself is closed pressure-tight, causing the pressure ratio altogether constantly preserved. However, the simulator is not without loss of Observability of occurring thermohydraulic phenomena in a corresponding pressure-tight containment be included can, must maintain the pressure difference between blow-off container and pressure holder otherwise guaranteed become. For this purpose, the pressure in the reservoir is reduced with the proviso that the pressure ratio between the pressure holder and blow-off tank is maintained.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Vorrichtung zur Simulation einen zweiten Dampferzeuger auf, welcher im Sekundärteil eine Heizeinrichtung aufweist, wobei die Leistung der Heizeinrichtung so eingestellt wird, dass bei einer strömungstechnischen Abtrennung des zweiten Dampferzeugers vom Reaktordruckbehälter ein Wärmeverlust des zweiten Dampferzeugers kompensiert und die Temperatur des im Sekundärteil des zweiten Dampferzeugers enthaltenen Sekundärkühlmittels im Wesentlichen gehalten werden kann. Hierdurch kann ein Heizrohrbruch in einem Dampferzeuger eines Druckwasserreaktors simuliert werden. Ein solcher Heizrohrbruch im Dampferzeuger führt zu einem Kühlmittelniveauanstieg in diesem. Nach dem Absperren des defekten Dampferzeugers bleibt in der Realanlage die Temperatur in diesem nahezu gleich. Die im Glasmodell eingesetzten Dampferzeuger sind jedoch aus Gründen der Beobachtbarkeit der auftretenden thermohydraulischen Phänomene nicht isoliert, so dass bei Absperrung des Dampferzeugers, also der strömungstechnischen Trennung des Dampferzeugers vom Sekundärkreislauf, die Temperatur im Dampferzeuger aufgrund der Strahlungsverluste schnell drastisch sinkt. Zur Kompensation dieses Wärmeverlustes und zur realitätsnahen Simulation ist es daher erforderlich, eine Zusatzheizeinrichtung in dem Dampferzeuger vorzusehen, welche so eingestellt wird, dass der auftretende Strahlungswärmeverlust durch die Zusatzheizeinrichtung kompensiert wird.In a further embodiment of the method according to the invention, the device for simulation, a second steam generator, which in the secondary part a Heating device, wherein the power of the heater is set so that in a fluidic separation the second steam generator from the reactor pressure vessel, a heat loss of the second steam generator compensated and the temperature of the secondary part of the second steam generator contained secondary coolant can essentially be held. This can cause a heating pipe break be simulated in a steam generator of a pressurized water reactor. Such a heating pipe break in the steam generator leads to a coolant level rise in this. After shutting off the defective steam generator remains in the real plant the temperature in this almost the same. The im However, glass model steam generators are used for reasons of Observability of occurring thermohydraulic phenomena not isolated, so that when closing the steam generator, so the fluidic Separation of the steam generator from the secondary circuit, the temperature in the steam generator due to the radiation losses quickly drastically sinks. To compensate for this heat loss and to the realistic Simulation therefore requires an additional heater in the steam generator, which is adjusted so that the occurring radiation heat loss is compensated by the additional heater.

Zur realistischen Simulation des Verhaltens eines realen Druckwasserreaktors kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Simulation an den einzelnen Bauteilen Temperatursensoren und/oder Drucksensoren aufweist, welche eine entsprechende Temperatur bzw. einen entsprechenden Druck repräsentierende Signale an einen zentralen Steuerungsrechner weiterleiten. Hierbei ist der zentrale Steuerungsrechner wenigstens mit der Heizeinrichtung im Reaktordruckbehälter, der Hauptkühlmittelpumpe, der Einrichtung zur Druckverminderung sowie dem Regelventil zur Regelung des dem Kondensator zugeführten Dampfstromes und zur Regelung des aus dem Druckhalter in den Abblasetank abgeführten Dampfes so verbunden, dass der Steuerungsrechner zumindest die genannten Komponenten des Simulators in Abhängigkeit der durch die Temperatur- und/oder Drucksensoren erhaltenen Werte regelt.For a realistic simulation of the behavior of a real pressurized water reactor, it can be provided according to the invention that the device has temperature sensors and / or pressure sensors for simulating the individual components, which signals pass on a corresponding temperature or a corresponding pressure signals to a central control computer. Here, the central control computer is at least connected to the heater in the reactor pressure vessel, the main coolant pump, the device for reducing pressure and the control valve for controlling the steam supplied to the condenser and for controlling the steam discharged from the pressure holder in the blow-off tank so that the control computer at least the said components of the simulator in dependence regulated by the temperature and / or pressure sensors values.

Hierzu können erfindungsgemäß im Steuerungsrechner entsprechende Soll-, Grenz- und Steuerwerte für die ermittelten Betriebsparameter hinterlegt sein.For this can according to the invention in the control computer corresponding setpoint, limit and control values for the determined operating parameters be deposited.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Steuerung der Simulationsvorrichtung und zur Wiedergabe der Betriebsparameter über den Steuerungsrechner von diesem ein Benutzerinterface genutzt, welches im Wesentlichen dem in realen Druckwasserreaktoren eingesetzten Benutzerinterface entspricht.In A further embodiment of the method according to the invention is used for the control the simulation device and for reproducing the operating parameters on the Control computer used by this one user interface, which essentially the one used in real pressurized water reactors User interface corresponds.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung zur Simulation von Betriebszuständen in einem Druckwasserreaktor. 1 shows a schematic representation of a device suitable for carrying out the method according to the invention for simulating operating conditions in a pressurized water reactor.

In einem im Wesentlichen aus Glas gefertigten Reaktordruckbehälter 2 ist eine Heizeinrichtung 1 angeordnet. Der Reaktordruckbehälter 2 weist darüber hinaus einen Temperatursensor 20a auf. Der Temperatursensor 20a sowie die Heizeinrichtung 1 sind mit einem zentralen Steuerungsrechner leitungstechnisch verbunden. Das im Reaktordruckbehälter erwärmte Primärkühlmittel, als welches im vorliegenden Fall Wasser dient, wird über eine Primärkühlmittelleitung 7 mittels einer Hauptkühlmittelpumpe 12 in einen Dampferzeuger 6 gepumpt. Der Dampferzeuger 6 ist in ein Primärteil 10 und ein Sekundärteil 11 unterteilt. Das im Reaktordruckbehälter 2 durch die Heizeinrichtung erwärmte Kühlmittel strömt durch das Primärteil 10 und erwärmt dabei das im Sekundärteil 11 des Dampferzeugers 6 befindliche Sekundärkühlmittel, welches ebenfalls Wasser ist. Der im Dampferzeuger 6 erzeugte Dampf wird über eine Sekundärkreisleitung 8 einem Kondensator 5 zugeführt. Die Sekundärkreisleitung 8 weist ein Regelventil 9 zur Regelung der aus dem Dampferzeuger 6 und an den Kondensator 5 abgeführten Dampfmenge. Der im Kondensator 5 kondensierte Frischdampf wird an einen Speisewasserbehälter 22 abgeführt, aus welchem das Sekundärkühlmittel über eine Hauptspeisepumpe 23 wieder an den Dampferzeuger 6 zurückgeführt wird. Das Regelventil 9 sowie in der Sekundärkreisleitung 8 vorgesehene Temperaturfühler 20b und Druckfühler 21a sind mit dem zentralen Steuerungsrechner verbunden.In a reactor vessel made essentially of glass 2 is a heating device 1 arranged. The reactor pressure vessel 2 also has a temperature sensor 20a on. The temperature sensor 20a and the heater 1 are connected to a central control computer line technology. The heated in the reactor pressure vessel primary coolant, which serves as water in the present case, is via a primary coolant line 7 by means of a main coolant pump 12 into a steam generator 6 pumped. The steam generator 6 is in a primary section 10 and a secondary part 11 divided. The in the reactor pressure vessel 2 heated by the heater coolant flows through the primary part 10 and heats it in the secondary part 11 of the steam generator 6 located secondary coolant, which is also water. The in the steam generator 6 steam generated is via a secondary circuit line 8th a capacitor 5 fed. The secondary circuit line 8th has a control valve 9 for the regulation of the steam generator 6 and to the capacitor 5 discharged steam. The one in the condenser 5 condensed live steam is fed to a feed water tank 22 discharged, from which the secondary coolant via a main feed pump 23 back to the steam generator 6 is returned. The control valve 9 as well as in the secondary circuit line 8th provided temperature sensor 20b and pressure sensors 21a are connected to the central control computer.

Ein Druckhalter 3 ist strömungstechnisch mit der Primärkreisleitung 7 verbunden und trägt Sorge für einen im Wesentlichen konstanten Primärkühlmitteldruck im Primärkühlmittelkreislauf. In dem Druckhalter 3 sind sowohl ein Drucksensor 21e, als auch ein Temperatursensor 20c vorgesehen, welche mit dem zentralen Steuerungsrechner verbunden sind. Der Druckhalter 3 ist über eine Abblaseleitung 14 mit einem Abblasetank 4 verbunden. In der Abblaseleitung 14 ist ein Regelventil 13 vorgesehen, mit welchem die aus dem Druckhalter 3 an den Abblasetank 4 über die Abblaseleitung 14 abgegebene Dampfmenge geregelt werden kann. Im Abblasetank 4 wird der aus dem Druckhalter 3 abgeführte Dampf in eine Kühlmittelvorlage eingeblasen und kondensiert in dieser. Der Abblasetank 4 ist über eine Ausgleichsleitung 16 strömungstechnisch mit einem Vorratsbehälter 15 verbunden. Der Vorratsbehälter 15 wiederum ist mit einer Einrichtung 19 zur Verminderung des Drucks im Vorratsbehälter 15 verbunden. Der Vorratsbehälter 15 weist einen Drucksensor 21c auf, welcher wie die Einrichtung 19 zur Verminderung des Drucks mit dem zentralen Steuerungsrechner verbunden ist.A pressure holder 3 is fluidically with the primary circuit line 7 and ensures a substantially constant primary coolant pressure in the primary coolant circuit. In the pressure holder 3 are both a pressure sensor 21e , as well as a temperature sensor 20c provided, which are connected to the central control computer. The pressure holder 3 is via a blow-off line 14 with a blow-off tank 4 connected. In the blow-off line 14 is a control valve 13 provided with which from the pressure holder 3 to the blow-off tank 4 over the blow-off line 14 discharged amount of steam can be controlled. In the blow-off tank 4 gets out of the pressure holder 3 discharged steam is blown into a coolant and condensed in this. The blow-off tank 4 is over a compensation line 16 fluidically with a reservoir 15 connected. The storage tank 15 in turn, is with a facility 19 to reduce the pressure in the reservoir 15 connected. The storage tank 15 has a pressure sensor 21c on, which like the device 19 connected to reduce the pressure with the central control computer.

Zur Simulation eines Heizrohrbruches in einem Reaktor weist die Vorrichtung zur Simulation von Betriebszuständen in einem Druckwasserreaktor einen zum Dampferzeuger 6 im Wesentlichen identischen zweiten Dampferzeuger 17 auf. Der Dampferzeuger 17 weist im Unterschied zum Dampferzeuger 6 eine Heizeinrichtung 18 im Sekundärteil auf, durch welche die Temperatur im zweiten Dampferzeuger 17 auch nach Abtrennung des Dampferzeugers 17 vom Primärkühlmittelkreislauf im Wesentlichen konstant gehalten werden kann.To simulate a heating tube fracture in a reactor, the device for simulating operating conditions in a pressurized water reactor to the steam generator 6 essentially identical second steam generator 17 on. The steam generator 17 points in contrast to the steam generator 6 a heating device 18 in the secondary part, through which the temperature in the second steam generator 17 even after separation of the steam generator 17 can be kept substantially constant by the primary coolant circuit.

In der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbaren Vorrichtung zur Simulation von in Abhängigkeit des Betriebszustandes auftretenden thermohydraulischen Phänomenen in Druckwasserreaktoren sind zumindest der Reaktordruckbehälter 2, der Druckhalter 3, der Abblasetank 4 sowie die Primärkreisleitung 7 im Wesentlichen aus Glas gefertigt, um die auftretenden thermohydraulischen Phänomene beobachten zu können.In the apparatus for carrying out the method according to the invention for simulating occurring in dependence on the operating state thermohydraulic phenomena in pressurized water reactors are at least the reactor pressure vessel 2 , the pressure holder 3 , the blow-off tank 4 and the primary circuit line 7 essentially made of glass in order to observe the occurring thermohydraulic phenomena.

Zur Steuerung der Hauptkühlmittelpumpe 12 sowie der Hauptspeisepumpe 23 sind in der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage Frequenzumrichter vorgesehen. Hierdurch lassen sich die Pumpen über einen weiten Bereich genau steuern, was für die Simulation der zu beobachtenden thermohydraulischen Phänomene notwendig ist.For controlling the main coolant pump 12 as well as the main feed pump 23 are provided in the suitable for carrying out the method according to the invention frequency converter. As a result, the pumps can be precisely controlled over a wide range, which is necessary for the simulation of the thermohydraulic phenomena to be observed.

Durch Variation der Heizleistung der Heizeinrichtung 1, der aus den Dampferzeugern 6 und/oder 17 an den Kondensator 5 abgeführten Dampfmenge sowie der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 können die in einem realen Reaktor auftretenden thermohydraulischen Phänomene in der Vorrichtung zur Simulation der Betriebszustände in beobachtbarer Weise erzeugt werden.By varying the heating power of the heater 1 coming from the steam generators 6 and or 17 to the capacitor 5 discharged steam and the power of the main coolant pump 12 For example, the thermo-hydraulic phenomena occurring in a real reactor may be observably generated in the apparatus for simulating the operating conditions.

Nachfolgend werden beispielhaft in einer Vorrichtung zur Simulation von Betriebszuständen eines Druckwasserreaktors einzustellende Betriebsparameter wiedergegeben, welche die Beobachtung von in realen Druckwasserreaktoren in Abhängigkeit des Betriebszustandes auftretenden thermohydraulischen Phänomenen ermöglicht, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die wiedergegebenen Beispiele beschränken lässt.following are exemplified in an apparatus for simulating operating conditions of a Reproduced operating parameters to be set which the observation of in real pressurized water reactors in dependence of Operating state occurring thermohydraulic phenomena allows wherein the inventive method is not limited to the examples given.

Simulation der Wärmetransportmechanismen in einem DruckwasserreaktorSimulation of the heat transport mechanisms in a pressurized water reactor

Zur Simulation der in einem Druckwasserreaktor auftretenden Wärmetransportmechanismen wird die Leistung der Heizeinrichtung 1, welche im vorliegenden Fall maximal 60 kW beträgt, auf 50% reduziert. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 100°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 10% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 15–20% begrenzt und an den Kondensator 5 abgeführt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert von ca. 0,5 m gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt. Das Primärkühlmittel wird zuvor entgast, um eine Desorption von gelösten nichtkondensierbaren Gasen beim Absenken des Kühlmitteldrucks zu verhindern.To simulate the heat transport mechanisms occurring in a pressurized water reactor, the power of the heater 1 , which in the present case is a maximum of 60 kW, reduced to 50%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 100 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 10% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 limited to 15-20% and to the condenser 5 dissipated. The level of the pressure holder 3 is set to a nominal value of approx. 0.5 m, which is valid for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set. The primary coolant is previously degassed to prevent desorption of dissolved non-condensable gases as the coolant pressure is lowered.

Zu beobachtendes thermohydraulisches Phänomen:Observed thermohydraulic phenomenon:

Bei Einstellung der oben genannten Betriebsparameter ist ein unterkühltes Sieden im Reaktordruckbehälter zu beobachten. Nach Absenkung des Druckes im Primärkreislauf tritt Sieden in den U-Rohren der Dampferzeuger auf. Die Größe der beim Sieden auftretenden Blasen variiert in Abhängigkeit der Drehzahl der Hauptkühlmittelpumpen.at Setting the above operating parameters is a subcooled boiling in the reactor pressure vessel to observe. After lowering the pressure in the primary circuit occurs boiling in the U-tubes of the steam generator. The size of the The bubbles that occur will vary depending on the speed of the main coolant pumps.

Nach dem Ausschalten der Hauptkühlmittelpumpen ist ein einphasiger Naturumlauf zu beobachten. Bei erneuter Absenkung des Druckes im Primärkreislauf tritt ein zweiphasiger Naturumlauf auf und es kommt zum Blasensieden im Reaktordruckbehälter. Nach Absenkung des Primärkühlmittelfüllstandes ist ein zweiphasiger Energietransport (Reflux-Condenser) zu beobachten.To switching off the main coolant pumps is a single-phase natural circulation to observe. When lowered again the pressure in the primary circuit occurs a two-phase natural circulation and it comes to bladder boiling in the reactor pressure vessel. After lowering the primary coolant level is to observe a biphasic energy transport (reflux condenser).

Simulation des Ausfalls einer Hauptkühlmittelpumpe:Simulation of failure of a main coolant pump:

Zur Simulation des Ausfalls einer Hauptkühlmittelpumpe wird die Heizleistung der Heizeinrichtung 1 im Reaktordruckbehälter 2 auf 50% gesetzt. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 60% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 15–20% begrenzt und der Frischdampf an den Kondensator 5 abgeführt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert von ca. 0,5 m gesetzt.To simulate the failure of a main coolant pump, the heating power of the heater 1 in the reactor pressure vessel 2 set to 50%. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 60% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 limited to 15-20% and the live steam to the condenser 5 dissipated. The level of the pressure holder 3 is set to a nominal value of approx. 0.5 m, which is valid for normal operation.

Zu beobachtende thermohydraulische Phänomene:Observed thermo-hydraulic phenomena:

Bei Einstellung der zuvor genannten Betriebsparameter wird ein durch die Reduktion des Kerndurchsatzes beeinflusstes unterkühltes Sieden im Reaktordruckbehälter beobachtet. Es treten eine Strömungsumkehr und eine negative Aufwärmspanne im Loop, also im Kühlmittelkreislauf der ausgefallenen Hauptkühlmittelpumpe, ein. Die Wärmeleistung der Dampferzeuger ist stark unterschiedlich. Die Reaktoreintrittstemperatur im Loop der ausgefallenen Pumpe wird kleiner als die Reaktoraustrittstemperatur im Loop der noch laufenden Pumpe. Das Wiederzuschalten der ausgefallenen Pumpe führt zu einer erneuten Strömungsumkehr, und das im Loop der ausgefallenen Pumpe befindliche Wasser wird erneut im Dampferzeuger abgekühlt. Das kalte Wasser erreicht den Reaktordruckbehälter und vermischt sich dort mit dem Kühlmittel im Loop der laufenden Pumpe. Dies führt zu einem Temperatursprung im heißen Loop. Die Wärmeleistung des Dampferzeugers im Loop der ausgefallenen Pumpe steigt sprunghaft an.at Setting the aforementioned operating parameters is a through the reduction in core throughput affects undercooled boiling in the reactor pressure vessel observed. There is a flow reversal and a negative warm-up period in the loop, ie in the coolant circuit the failed main coolant pump, one. The heat output the steam generator is very different. The reactor inlet temperature in the loop of the failed pump becomes smaller than the reactor outlet temperature in the loop of the still running pump. Restarting the failed ones Pump leads to a new flow reversal, and the water in the loop of the failed pump will be redone cooled in the steam generator. The cold water reaches the reactor pressure vessel and mixes there with the coolant in the loop of the running pump. This leads to a temperature jump in hot Loop. The heat output of the steam generator in the loop of the failed pump increases abruptly at.

Simulation eines Notstromfalls:Simulation of an emergency power case:

Zur Simulation des Notstromfalles, also der Versorgung eines realen Druckwasserreaktors lediglich mit Hilfe der vorgesehenen Notstromeinrichtungen wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 im Reaktordruckbehälter 2 auf 40% gesetzt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 3–5% begrenzt und der Frischdampf an den Kondensator 5 abgeführt. Die mittlere Kühlmitteltemperatur im Reaktordruckbehälter am Temperatursensor 20a beträgt 104°C. Die Drehzahl der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird auf 10% der Maximaldrehzahl eingestellt. Der Füllstand des Druckhalters wird um 0,2 m reduziert.To simulate the emergency power case, ie the supply of a real pressurized water reactor only with the help of the proposed emergency power devices, the power of the heater 1 in the reactor pressure vessel 2 set to 40%. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 limited to 3-5% and the live steam to the condenser 5 dissipated. The mean coolant temperature in the reactor pressure vessel at the temperature sensor 20a is 104 ° C. The speed of the main coolant pump 12 is set to 10% of the maximum speed. The level of the pressure holder is reduced by 0.2 m.

Bei Einstellung der oben genannten Parameter laufen die Hauptkühlmittelpumpen verzögert aus und es sammelt sich Wasser mit Reaktoraustrittstemperatur unter dem Deckel des Reaktordruckbehälters. Es tritt ein einphasiger Naturumlauf auf. Die im Sekundärkreislauf vorhandene Wärmeenergie wird über die Dampferzeuger abgefahren, wodurch die Temperaturen des Primärkreislaufes zeitverzögert ebenfalls sinken. Der Siedeabstand zwischen Reaktoraustrittstemperatur und Druckhaltertemperatur wird größer. Es ist zu beobachten, dass das Kühlmittel unter dem (Deckel des Reaktordruckbehälters nicht an der Abkühlung teilnimmt. Die Absenkung des Kühlmitteldruckes zur Beibehaltung des Siedeabstandes führt zur Ausbildung einer Dampfblase unter dem Deckel des Reaktordruckbehälters. Das Druckhalterniveau steigt entsprechend der Größe dieser Deckelblase an. Die Reaktoraustrittstemperatur steigt durch das verdrängte Sattwasser sprunghaft auf den Wert der Deckeltemperatur an. Es bildet sich eine Sattwasserschicht zwischen der Deckelblase und dem am einphasigen Naturumlauf teilnehmenden Kühlmittel. Die Deckelblase stabilisiert sich oberhalb der Loopleitung. Bei einer weiteren Druckabsenkung zeigen sich ausschließlich in der Sattwasserschicht Dampfblasen. Durch das Wiederzuschalten der Hauptkühlmittelpumpen wird die Sattwasserschicht ausgespült. Die gebildete Deckelblase kondensiert dann beim Kontakt mit dem kälteren Kühlmittel.at Setting the above parameters will run the main coolant pumps delayed and it collects water with reactor outlet temperature below the cover of the reactor pressure vessel. It occurs a single-phase natural circulation. The secondary circuit existing heat energy will over the steam generators run off, reducing the temperatures of the primary circuit delayed as well decline. The boiling distance between the reactor outlet temperature and Pressure holding temperature is increasing. It is to watch that the coolant below the (lid of the reactor pressure vessel does not participate in the cooling. Lowering the coolant pressure to maintain the boiling distance leads to the formation of a vapor bubble under the cover of the reactor pressure vessel. The pressure holder level increases according to the size of this cap bubble at. The reactor outlet temperature rises due to the displaced saturated water abruptly to the value of the lid temperature. It forms one Saturated water layer between the lid blister and the one-phase Natural circulation participating refrigerant. The lid bladder stabilizes above the loop line. at a further pressure reduction are shown exclusively in the saturated-water layer vapor bubbles. By reactivating the Reactor coolant pumps the saturated water layer is rinsed out. The formed lid blister then condenses on contact with the colder coolant.

Simulation eines kleinen Lecks im ReaktorkühlkreislaufSimulation of a small leak in the reactor cooling circuit

Zur Simulation eines kleinen Lecks im Reaktorkühlkreislauf wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 60% reduziert. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 100°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 10% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 30–40% begrenzt und an den Kondensator 5 abgeführt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt.To simulate a small leak in the reactor cooling circuit, the power of the heater 1 reduced to 60%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 100 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 10% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 limited to 30-40% and to the condenser 5 dissipated. The level of the pressure holder 3 is set to a nominal value valid for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set.

Der Druckhalterfüllstand sowie der Kühlmitteldruck fallen infolge des Lecks. Es folgt eine Reaktorschnellabschaltung und die Auslösung der Notkühlkriterien durch einen zu tiefen Füllstand im Druckhalter. Durch Auslösung der Notkühlkriterien fallen die Hauptkühlmittelpumpen aus. Ein einphasiger Naturumlauf stellt die Wärmeabfuhr vom Reaktordruckbehälter sicher. Die thermische Energie des Sekundärkreislaufes wird über die Dampferzeuger abgefahren. Das Leck wird durch Hochdruckeinspeisung überspeist, wobei der Druckhalterfüllstand im Anzeigebereich (Normalbereich) bleibt.Of the Pressurizer level as well as the coolant pressure fall as a result of the leak. This is followed by a rapid reactor shutdown and the triggering the emergency cooling criteria due to a too low level in the pressure holder. By triggering the emergency cooling criteria fall the main coolant pumps out. A single-phase natural circulation ensures heat removal from the reactor pressure vessel. The thermal energy of the secondary circuit is over the Steam generator abfahren. The leak is overflowed by high pressure feed, where the pressure holder level remains in the display area (normal area).

Simulation eines mittleren Lecks im PrimärkühlmittelkreislaufSimulation of a middle one Leaks in the primary coolant circuit

Zur Simulation eines mittleren Lecks im Reaktorkühlkreislauf wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 60% reduziert. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 104–106°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 10% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 50–60% begrenzt und an den Kondensator 5 abgeführt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt.To simulate a mean leak in the reactor cooling circuit, the power of the heater 1 reduced to 60%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 104-106 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 10% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 limited to 50-60% and to the condenser 5 dissipated. The level of the pressure holder 3 is set to a nominal value valid for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set.

Infolge des simulierten Lecks fallen der Druckhalterfüllstand sowie der Kühlmitteldruck ab. Es werden eine Reaktorschnellabschaltung sowie die Notkühlkriterien durch das Auslösekriterium des zu niedrigen Druckhalterfüllstandes ausgelöst. Durch Auslösung der Notkühlkriterien fallen die Hauptkühlmittelpumpen aus. Ein einphasiger Naturumlauf stellt die Wärmeabfuhr sicher. Nach einer gewissen Zeit geht der einphasige Naturumlauf in einen zweiphasigen Naturumlauf über. In den teilentleerten Loopleitungen tritt eine Beschleunigung des Zweiphasengemisches auf (Wasserhammer). Der Reaktorkühlkreislauf entleert sich bis zur Unterkante des Loops. Der Wärmeabtransport erfolgt nun über einen zweiphasigen Energietransport (Reflux-Condenser). Anschließend wird der Reaktorkühlkreislauf durch Hochdruckeinspeisung wieder aufgefüllt. Die im Primärkreislauf enthaltene thermische Energie wird über die Dampferzeuger abgefahren.As a result of the simulated leak, the pressure tank level and the coolant pressure drop. A quick reactor shutdown as well as the emergency cooling criteria are triggered by the triggering criterion of the low pressure tank fill level. By triggering the emergency cooling criteria, the main coolant pumps fail. A single-phase natural circulation ensures heat dissipation. After a certain time, the single-phase natural circulation changes into a two-phase natural circulation. In the partially empty loop lines, an acceleration of the two-phase mixture occurs (water hammer). The reactor cooling circuit deflates to the bottom of the loop. The heat dissipation now takes place via a two-phase energy transport (reflux condenser). Subsequently, the reactor cooling circuit by high pressure feed replenished. The thermal energy contained in the primary circuit is traversed via the steam generator.

Simulation eines Lecks im Druckhalterdampfraum:Simulation of a leak in the pressure vessel vapor space:

Zur Simulation eines Lecks im Druckhalterdampfraum (TMI Störfall) wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 70% erhöht. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 106–108°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 10% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 60–70% begrenzt und an den Kondensator 5 abgeführt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt. Der Abblasetank wird auf Sollwert gestellt.To simulate a leak in the pressure vessel vapor space (TMI incident), the power of the heater 1 increased to 70%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 106-108 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 10% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 limited to 60-70% and to the condenser 5 dissipated. The level of the pressure holder 3 is set to a nominal value valid for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set. The blow-off tank is set to setpoint.

Das im Druckhalter befindliche Kühlmittel schäumt infolge des Kühlmitteldruckabfalles auf. Der Füllstand im Druckhalter fällt infolge des Leckaustrages durch die Abblaseleitung 14. Die Reaktorschnellabschaltung wird ausgelöst. Das in den Abblasetank 4 ausströmende Kühlmittel kondensiert in der Wasservorlage. Der Kühlmitteldruck fällt weiter und es tritt Blasensieden im Reaktordruckbehälter auf. Durch das Notkühlkriterium des zu niedrigen Kühlmitteldruckes wird die Notkühlung ausgelöst. Hierdurch bedingt fallen die Hauptkühlmittelpumpen aus. Der sich einstellende einphasige Naturumlauf stellt eine Wärmeabfuhr vom Reaktordruckbehälter sicher. Der einphasige Naturumlauf geht in einen zweiphasigen Naturumlauf über. In den teilentleerten Loopleitungen tritt eine Beschleunigung des Zweiphasengemisches auf (Wasserhammer). Der Reaktorkühlkreislauf entleert sich bis zur Unterkante des Loops. Der Wärmetransport erfolgt nun über einen zweiphasigen Energietransport (Reflux-Condenser). Es folgt ein Wiederauffüllen des Reaktorkühlkreislaufes durch Hochdruckeinspeisung. Die Wärmeenergie des Primärkreises wird anschließend über die Dampferzeuger abgefahren.The coolant contained in the pressure holder foams due to the refrigerant pressure drop. The level in the pressure holder falls due to the leakage through the blow-off line 14 , The reactor quick shutdown is triggered. That in the blow-off tank 4 escaping coolant condenses in the water reservoir. The coolant pressure continues to drop and nucleate boiling occurs in the reactor pressure vessel. Due to the emergency cooling criterion of too low coolant pressure the emergency cooling is triggered. As a result, the main coolant pumps fall out. The resulting single-phase natural circulation ensures heat removal from the reactor pressure vessel. The single-phase natural circulation changes into a two-phase natural circulation. In the partially empty loop lines, an acceleration of the two-phase mixture occurs (water hammer). The reactor cooling circuit deflates to the bottom of the loop. The heat transfer now takes place via a two-phase energy transport (reflux condenser). It follows a refilling of the reactor cooling circuit by high pressure feed. The heat energy of the primary circuit is then traversed via the steam generator.

Simulation eines Heizrohrbruches im Dampferzeuger (ohne Notstrom):Simulation of a heating pipe break in the steam generator (without Emergency):

Zur Simulation eines Heizrohrbruches im Dampferzeuger (ohne Notstrom) wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 35% eingestellt. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 104°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 30% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 0%, dies führt zum maximalen Druck (0,9 bar) auf der Sekundärseite, eingestellt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen höheren Wert (0,6 m) als den für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt. Das Primärkühlmittel muss besonders gut entgast werden, um Desorption der gelösten nichtkondensierbaren Gase beim Absenken des Kühlmitteldrucks zu verhindern. Das Dampferzeugerniveau darf nicht größer sein als der Soll-Wert.To simulate a heating pipe break in the steam generator (without emergency power), the power of the heater 1 set to 35%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 104 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 30% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 to 0%, this leads to the maximum pressure (0.9 bar) on the secondary side, set. The level of the pressure holder 3 is set to a higher value (0.6 m) than the setpoint value for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set. The primary coolant must be particularly well degassed to prevent desorption of the dissolved non-condensable gases when lowering the coolant pressure. The steam generator level must not be greater than the setpoint value.

Bei Einstellung der oben genannten Betriebsparameter fällt der Druckhalterfüllstand infolge des Leckaustrages. Im Dampferzeuger 17 steigt das Kühlmittelniveau durch den Leckeintrag in die Sekundärseite. Der Kühlmitteldruck fällt und es kommt zu einer massiven Druckabsenkung durch Einsprühen von kaltem Kühlmittel in den Druckhalter. Der defekte Dampferzeuger wird erkannt und isoliert. Über den noch intakten Dampferzeuger wird die thermische Energie des Primärkreislaufes abgefahren. Der Druck im Dampferzeuger steigt durch adiabatische Kompression des Dampfes bis auf den Kühlmitteldruck an. Die Druckdifferenz zwischen Sekundärkreislauf und Primärkreislauf wird gleich Null, wodurch der Leckmassenstrom ebenfalls gleich Null wird. Die Sekundärseite des isolierten Dampferzeugers wird im Bereich der U-Rohre durch den Wärmetransport zur Primärseite mit abgekühlt. Das Sattwasser oberhalb der U-Rohre im defekten Dampferzeuger bestimmt den Druck im System. Sobald der Kühlmitteldruck kleiner als der Sättigungsdruck des Sattwassers ist, kehrt sich der Leckmassenstrom um. Der Dampferzeugerfüllstand fällt infolge dessen und der Druckhalterfüllstand steigt entsprechend an. Die Dampferzeugerheizrohre werden freigelegt und der vorhandene Sattdampf kondensiert an den kalten U-Rohren. Der Dampferzeugerdruck fällt hierdurch wieder unter den Kühlmitteldruck und es tritt eine erneute Umkehr des Leckmassenstromes ein.When setting the above-mentioned operating parameters, the pressure tank level drops as a result of the leakage. In the steam generator 17 the coolant level rises due to the leakage into the secondary side. The coolant pressure drops and there is a massive pressure drop by spraying cold coolant in the pressure holder. The defective steam generator is detected and isolated. About the still intact steam generator, the thermal energy of the primary circuit is traversed. The pressure in the steam generator increases by adiabatic compression of the steam up to the coolant pressure. The pressure difference between secondary circuit and primary circuit is equal to zero, whereby the leakage mass flow is also equal to zero. The secondary side of the insulated steam generator is cooled in the area of the U-tubes by the heat transport to the primary side. The saturated water above the U-tubes in the defective steam generator determines the pressure in the system. As soon as the coolant pressure is lower than the saturation pressure of the saturated water, the leakage mass flow is reversed. As a result, the steam generator level drops and the pressure tank level increases accordingly. The Dampfampfererheizrohre be exposed and the existing saturated steam condenses on the cold U-tubes. As a result, the steam generator pressure again falls below the coolant pressure and a renewed reversal of the leakage mass flow occurs.

Simulation eines Heizrohrbruches in einem Dampferzeuger (mit Notstrom):Simulation of a heating pipe break in one Steam generator (with emergency power):

Zur Simulation eines Heizrohrbruches im Dampferzeuger (mit Notstrom) wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 35% eingestellt. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 104°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 30% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 0%, dies führt zum maximalen Druck (0,9 bar) auf der Sekundärseite, eingestellt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen höheren Wert (0,6 m) als den für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt. Das Primärkühlmittel muss besonders gut entgast werden, um Desorption der gelösten nichtkondensierbaren Gase beim Absenken des Kühlmitteldrucks zu verhindern. Das Dampferzeugerniveau darf nicht größer sein als der Soll-Wert.To simulate a heating pipe break in the steam generator (with emergency power), the power of the heater 1 set to 35%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 104 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 30% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 to 0%, this leads to the maximum pressure (0.9 bar) on the secondary side, set. The level of the pressure holder 3 is set to a higher value (0.6 m) than the setpoint value for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set. The primary coolant must be particularly well degassed to prevent desorption of the dissolved non-condensable gases when lowering the coolant pressure. The steam generator level must not be greater than the setpoint value.

Bei Einstellung der oben genannten Parameter fällt der Druckhalterfüllstand infolge des Leckaustrages. Das Dampferzeugerniveau steigt durch den Leckeintrag entsprechend. Die Hauptkühlmittelpumpen fallen aus. Es erfolgt ein Wärmetransport durch einphasigen Naturumlauf. Der Kühlmitteldruck fällt massiv durch Einsprühung von kaltem Kühlmittel in den Druckhalter. Der defekte Dampferzeuger wird erkannt und isoliert. Die im Primärkreislauf enthaltende thermische Energie wird über den intakten Dampferzeuger abgefahren. Das Kühlmittelniveau im Dampferzeuger steigt durch den Leckeintrag. Der Druck im Dampferzeuger steigt durch adiabatische Kompression des Dampfes bis auf den Kühlmitteldruck an. Die Absenkung des Kühlmitteldruckes führt zu einer Dampfblase im Reaktordruckbehälter. Der Naturumlauf im Loop des defekten Dampferzeugers kommt zum Erliegen. Die Druckdifferenz zwischen dem Sekundärkreislauf und dem Primärkreislauf wird gleich Null, womit der Leckmassenstrom ebenfalls gleich Null wird. Das Sattwasser oberhalb der U-Rohre im defekten Dampferzeuger bestimmt nun den Druck im System. Wird der Kühlmitteldruck kleiner als der Sättigungsdruck des Sattwassers, kehrt sich der Leckmassenstrom um. Es kommt zu einer Dampfblasenbildung auf der Primärseite der Dampferzeuger U-Rohre im defekten Dampferzeuger.at Setting the above parameters drops the pressure tank level as a result of the leakage. The steam generator level rises the leak entry accordingly. The main coolant pumps fail. There is a heat transfer by single-phase natural circulation. The coolant pressure drops massively by spraying of cold coolant in the pressure holder. The defective steam generator is detected and isolated. The in the primary circuit containing thermal energy is via the intact steam generator left. The coolant level in the steam generator rises due to the leakage. The pressure in the steam generator increases by adiabatic compression of the steam up to the coolant pressure at. Lowering the coolant pressure leads to a vapor bubble in the reactor pressure vessel. The natural circulation in the loop the defective steam generator comes to a standstill. The pressure difference between the secondary circuit and the primary circuit becomes zero, bringing the leakage mass flow to zero as well becomes. The saturated water above the U-tubes in the defective steam generator now determines the pressure in the system. If the coolant pressure is lower than the saturation pressure of saturated water, the leakage mass flow is reversed. It comes to a vapor bubble formation on the primary side of the steam generator U-tubes in the defective steam generator.

Simulation Fehlöffnen Druckhaltersprühventil:Simulation of incorrect opening pressure holder spray valve:

Zur Simulation Fehlöffnen Druckhaltersprühventil wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 50% eingestellt. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 102–104°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 10% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventils 9 auf 15–20%, eingestellt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf den für Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden.To simulate misfiring pressure sprayer spray valve is the power of the heater 1 set to 50%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 102-104 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 10% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 to 15-20%, discontinued. The level of the pressure holder 3 is set to the nominal value valid for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir.

Durch das Einsprühen von Kühlmittel in den Druckhalter schäumt das Kühlmittel im Druckhalter auf. Der Kühlmitteldruck sinkt schnell. Hierdurch wird die Reaktorschnellabschaltung ausgelöst. Der Siedeabstand zwischen Reaktoraustritt und Druckhalter sinkt weiter. Die Wirkung des Einsprühens von Wasser in den Druckhalter sinkt nach dem manuellen Ausschalten der Hauptkühlmittelpumpen. Der Kühlmitteldruck steigt wieder an.By the spraying of coolant foams into the pressure holder the coolant in the pressure holder. The coolant pressure sinks quickly. This triggers reactor shutdown. Of the Boiling distance between reactor outlet and pressure holder continues to drop. The effect of spraying of water in the pressure holder drops after manual shutdown the main coolant pumps. The coolant pressure rises again.

Simulation Fehlöffnen Sekundärseitiges Sicherheitsventil:Simulation Misopen Secondary Safety valve:

Zur Simulation des Fehlöffnens eines sekundärseitigen Sicherheitsventils wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 50% eingestellt. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 102–104°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 10% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 15–20%, eingestellt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf den für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt.To simulate the misfiring of a secondary side safety valve, the power of the heater 1 set to 50%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 102-104 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 10% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 to 15-20%, discontinued. The level of the pressure holder 3 is set to the setpoint value for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set.

Durch das Fehlöffnen des sekundärseitigen Sicherheitsventils schäumt das Kühlmittel im Dampferzeuger auf. Das Kühlmittelniveau im Dampferzeuger sinkt durch den Leckaustrag. Der Kühlmitteldruck sowie das Kühlmittelniveau im Druckhalter sinken durch die stärkere Auskühlung. Die Reaktorschnellabschaltung wird ausgelöst. Der Kühlmitteldruck fällt weiter ab und die Hauptkühlmittelpumpen fallen nach Auslösung der Notkühlkriterien aus. Die im Primärkreis vorhandene thermische Energie wird über den intakten Dampferzeuger abgefahren.By the wrong opening the secondary side safety valve foamed the coolant in the steam generator. The coolant level in the steam generator sinks through the leak. The coolant pressure as well the coolant level sink in the pressure holder by the stronger cooling. The reactor quick shutdown is caused. The coolant pressure falls further and the main coolant pumps fall after release the emergency cooling criteria out. The in the primary circuit Existing thermal energy is transmitted via the intact steam generator left.

Simulation SDE und PDE:Simulation SDE and PDE:

Zur Simulation der sekundärseitigen-(SDE) und primärseitigen Druckentlastung (PDE) wird die Leistung der Heizeinrichtung 1 auf 40% eingestellt. Die einzustellende mittlere Kühlmitteltemperatur am Temperatursensor 20a beträgt 104°C. Durch Variation der Leistung der Hauptkühlmittelpumpe 12 wird ein Kühlmittelmassenstrom von ca. 30% des Nennmassenstroms eingestellt. Der Druck des Primärkühlmittels im Primärkreislauf 7 wird auf 2 bar eingestellt. Der Druck und damit die für den Wärmedurchgang maßgebliche Temperatur des im Dampferzeuger 6 erzeugten Frischdampfes wird durch Einstellung des Regelventiles 9 auf 0%, dies führt zum maximalen Druck (0,9 bar) auf der Sekundärseite, eingestellt. Der Füllstand des Druckhalters 3 wird auf einen höheren Wert (0,6 m) als den für den Normalbetrieb geltenden Soll-Wert gesetzt. Zur Anpassung des Füllstandes des Druckhalters 3 kann dieser durch Ablassen von Kühlflüssigkeit aus dem Druckhalter oder durch Zuführen von Kühlflüssigkeit zu dem Druckhalter aus dem Vorratsbehälter angepasst werden. In dem Vorratsbehälter 15 wird ein Druck von 0,5 bis 0,3 bar eingestellt. Das Primärkühlmittel muss besonders gut entgast werden, um Desorption der gelösten nichtkondensierbaren Gase beim Absenken des Kühlmitteldrucks zu verhindern. Das Dampferzeugerniveau darf nicht größer sein als der Soll-Wert.The performance of the heater is simulated for secondary side (SDE) and primary side pressure relief (PDE) simulation 1 set to 40%. The set average coolant temperature at the temperature sensor 20a is 104 ° C. By varying the power of the main coolant pump 12 a coolant mass flow of about 30% of the nominal mass flow is set. The pressure of the primary coolant in the primary circuit 7 is set to 2 bar. The pressure and thus the relevant for the heat transfer temperature of the steam generator 6 produced live steam is adjusted by adjusting the control valve 9 to 0%, this leads to the maximum pressure (0.9 bar) on the secondary side, set. The level of the pressure holder 3 is set to a higher value (0.6 m) than the setpoint value for normal operation. To adjust the level of the pressure holder 3 this can be adjusted by discharging cooling liquid from the pressure holder or by supplying cooling liquid to the pressure holder from the reservoir. In the reservoir 15 a pressure of 0.5 to 0.3 bar is set. The primary coolant must be particularly well degassed to prevent desorption of the dissolved non-condensable gases when lowering the coolant pressure. The steam generator level must not be greater than the setpoint value.

Bei Einstellung der oben genannten Betriebsparameter ist zu beobachten, dass die Hauptkühlmittelpumpen verzögert auslaufen und sich Wasser mit Reaktoraustrittstemperatur unter dem Deckel des Reaktordruckbehälters sammelt. Es bildet sich ein einphasiger Naturumlauf aus, und die Temperatur der Sekundärseite wird über die Dampferzeuger gehalten. Der Dampferzeugerfüllstand fällt. Sobald die Dampferzeuger U-Rohre nicht mehr vollständig bedeckt sind, steigen die Reaktoreintrittstemperatur und -austrittstemperatur proportional an. Durch die Druckentlastung wird Wasser aus der Vorwärmung und dem Speisewasserbehälter in die Sekundärseite eingespeist. Eine Rückwirkung auf die Reaktoreintrittstemperatur und -austrittstemperatur zeigt sich jedoch erst verspätet. Die Dampferzeuger entleeren sich. Der Naturumlauf kommt zum Erliegen. Der Siedeabstand zwischen Reaktoraustrittstemperatur und Druckhaltertemperatur wird kleiner. Die primärseitigen Abblasventile werden geöffnet. Die Reaktoraustrittstemperatur erreicht den Grenzwert für die primärseitige Druckentlastung. Die primärseitige Druckentlastung senkt den Druck im Reaktorkühlkreislauf ab. Es bildet sich eine Deckelblase im Reaktordruckbehälter. Im Reaktoraustritt wird eine zweiphasige Strömung beobachtet. Es stellt sich kein Naturumlauf ein. Die Kühlung des Reaktors erfolgt über die Leckausströmung. Bei Unterschreiten des Druckspeicherdruckes speisen Druckspeicher Kühlmittel in den Reaktorkühlkreislauf ein und kühlen den Reaktor durch das eingespeiste Kühlmittel. Sobald die Einspeisung beendet ist, steigt die Reaktoraustrittstemperatur wieder an.at Adjustment of the above operating parameters can be observed that the main coolant pumps delayed leak and get water at reactor exit temperature below the Cover of the reactor pressure vessel collects. It forms a single-phase natural circulation, and the Temperature of the secondary side will over kept the steam generator. The steam generator level drops. Once the steam generator U-pipes are no longer complete are covered, the reactor inlet temperature and outlet temperature rise proportionally. Due to the pressure relief, water is released from the preheating and the feedwater tank fed into the secondary side. A reaction to the reactor inlet temperature and outlet temperature shows but only late. The steam generators empty. The natural circulation comes to a standstill. The boiling distance between reactor outlet temperature and pressure holding temperature gets smaller. The primary-side Blow off valves are opened. The reactor outlet temperature reaches the limit for the primary side Pressure relief. The primary-side Pressure relief lowers the pressure in the reactor cooling circuit. It forms a lid bladder in the reactor pressure vessel. In the reactor outlet is a two-phase flow observed. There is no natural circulation. The cooling of the Reactor takes over the leakage outflow. When falling below the accumulator pressure supply pressure accumulator coolant in the reactor cooling circuit and cool the reactor through the injected coolant. As soon as the feed stops is, the reactor outlet temperature rises again.

11: Heizeinrichtungheater
22: ReaktordruckbehälterRPV
33: Druckbehälterpressure vessel
44: Abblasetankblow off
55: Kondensatorcapacitor
66: Dampferzeugersteam generator
77: PrimärkreisleitungPrimary circuit line
88th: SekundärkreisleitungSecondary circuit line
99: Regelventilcontrol valve
1010: Primärteilprimary part
1111: Sekundärteilsecondary part
1212: HauptkühlmittelpumpeMain coolant pump
1313: Regelventilcontrol valve
1414: Abblaseleitungblow-off line
1515: Vorratsbehälterreservoir
1616: Ausgleichsleitungcompensation line
1717: Dampferzeugersteam generator
1818: Heizeinrichtungheater
1919: EinrichtungFacility
20a–c20a-c: Temperatursensorentemperature sensors
21a–e21a-e: Drucksensorenpressure sensors
2222: SpeisewasserbehälterFeedwater tank
2323: HauptspeisepumpeMain feed pump

Claims

Method for simulating thermal-hydraulic phenomena occurring in a pressurized-water reactor as a function of the operating state in a device for simulating operating states in a pressurized-water reactor, comprising a heating device ( 1 ) receiving reactor pressure vessel ( 2 ), a pressure holder ( 3 ), a blow-off tank ( 4 ), a capacitor ( 5 ), and at least one into a primary part ( 10 ) and a secondary part ( 11 ) subdivided steam generators ( 6 ), wherein the reactor vessel ( 2 ) and the primary part ( 10 ) of the steam generator gers ( 6 ) via a primary coolant and a power-regulatable main coolant pump ( 12 ) having primary circuit line ( 7 ) are in fluid communication with each other and the secondary part ( 11 ) and the capacitor ( 5 ) via a secondary coolant leading secondary line ( 8th ) are in fluid communication with each other, wherein at least the reactor pressure vessel ( 2 ), the pressure holder ( 3 ), the blow-off tank ( 4 ), the steam generator ( 6 ) and the primary circuit line ( 7 ) and the secondary circuit line ( 8th ) consist essentially of a transparent material, preferably glass, wherein the secondary circuit line ( 8th ) a control valve ( 9 ) to regulate the supply of the in the steam generator ( 6 ) generated steam to the capacitor ( 5 ), characterized in that the heating power of the heating device ( 1 ) connected to the capacitor ( 5 ) supplied amount of steam and the performance of the main coolant pump ( 12 ) are adjusted so that in the transparent components ( 2 . 3 . 4 . 6 . 7 ) occur comparable phenomena with thermohydraulic phenomena occurring in a real reactor, wherein the parameters to be set for the heating power, steam quantity and power of the main coolant pump are chosen such that the pressures and temperatures prevailing in the individual parts of the device are in a non-linear relationship to those in one real pressurized water reactor prevailing pressures and temperatures are.

Method according to claim 1, wherein the blow-off tank ( 4 ) with the pressure holder ( 3 ) via a control valve ( 13 ) having blow-off line ( 14 ) and with a reservoir ( 15 ) via a compensating line ( 16 ) is in fluid communication with the reservoir ( 15 ) An institution ( 19 ) to reduce the pressure, wherein the pressure in the reservoir ( 15 ) as a function of the blow-off line ( 14 ) from the pressure holder ( 3 ) into the blow-off tank ( 4 ) is reduced with the proviso that the difference between the in the blow-off tank ( 4 ) and in the primary circuit line ( 7 ) prevailing pressures remains substantially the same.

Method according to one of the preceding claims, wherein the device for simulating a second steam generator ( 17 ), which in the secondary part a heating device ( 18 ), wherein the power of the heating device is adjusted so that in a fluidic separation of the second steam generator ( 17 ) from the reactor pressure vessel ( 2 ) compensates a heat loss of the second steam generator and the temperature of the secondary coolant contained in the secondary part of the second steam generator can be substantially maintained.

Method according to one of the preceding claims, wherein at least the heating device ( 1 ), the control valves ( 9 . 13 ), the main coolant pump ( 12 ), the facility ( 19 ) for pressure reduction, as well as the temperature sensors ( 20a -C), as well as the pressure sensors ( 21a -D) are connected to a central control computer and the control computer the heating device ( 1 ), the control valves ( 9 . 13 ), the main coolant pump ( 12 ), the facility ( 19 ) for pressure reduction as a function of the temperature sensors ( 20a -C) and the pressure sensors ( 21a -E) controls.

The method of claim 4, wherein for controlling the Simulation device and for reproducing the operating parameters on the Control computer is used by this a user interface, which is essentially the one used in real pressurized water reactors User interface corresponds.